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1 Facultad de Ingeniería Departamento de Telecomunicaciones REDES DE BANDA ANCHA Msc. Luis Rojas. C

2 REDES DE BANDA ANCHA Se asocia el término autopistas de la información al de? Infopistas. inf El concepto de alta velocidad es relativo. Para una LAN la velocidad de 10 Mbps es normal y el término de alta velocidad se aplica a partir de los 100 Mbps.

3 REDES DE BANDA ANCHA En una WAN 2 Mbps en caso de una ISDN-Be es muy elevada. En los años 80 tuvo lugar el despliegue de la informática personal, esto originó el desarrollo de los sistemas distribuidos y la demanda de mayor ancho de banda. En la actualidad la evolución de los servicios apunta hacia el entorno de la multimedia, que integran las formas básicas de presentación de la información, datos, audio, e imagen estática y vídeo.

4 REDES DE BANDA ANCHA Las necesidades de acceso de banda ancha están cambiando.aplicaciones intensivas en contenidos, incluyendo vídeo y la convergencia de voz y datos, están incrementando la necesidad de una mayor velocidad. Las nuevas aplicaciones de usuarios están más orientadas a gráficos que a caracteres.

5 REDES DE BANDA ANCHA La digitalización y la fibra óptica han incrementado la capacidad y la calidad de las redes. La velocidad de la información se puede representar como un proceso estocástico. S? MAX ( t)( valormáximo )

6 REDES DE BANDA ANCHA Coeficiente de Ráfagas ( Burstirss) (B) B=S / E? S ( t )?

7 REDES DE BANDA ANCHA Todos los cambios que se avecinan requieren que se tenga un mayor soporte de QoS y de ingeniería de tráfico a través de ATM y de IP / MPLS (Internet protocol/ Multi Protocol Label Switching ), sin mencionar un gran suministro de anchura de banda bruta.

8 REDES DE BANDA ANCHA Avances recientes en tecnología DWDM ( Multiplexación por División de Onda Densa ), asi como en productos SONET / SDH ( Red Óptica Síncrona / Jerarquía Digital Síncrona ), han asegurado la disponibilidad de suficiente anchura de banda.

9 REDES DE BANDA ANCHA Las tecnologías de conmutación IP, MPLS, ATM y TDM pueden utilizarse para acercar esta anchura de banda al usuario, pero, hasta fechas muy recientes, la última milla ha sido siempre un cuello de botella

10 REDES DE BANDA ANCHA Los proveedores de servicios tienen muchas opciones tecnológicas para satisfacer la demanda creciente de ancho de banda. Para aprovechar los pares de cobre ya tendidos, se pueden utilizar diversas técnicas de codificación que proporcionan acceso de banda ancha sobre los bucles de cobre existentes.

11 REDES DE BANDA ANCHA ADSL ( Línea Digital Asimétrica de Abonado), SDSL ( DSL simétrica ) y VDSL ( Línea Digital de Abonado de Muy Alta Velocidad ) son usadas para tal fin. Además, las tecnologías de acceso de banda ancha por radio tales como LMDS ( Servicio Local de Distribución Multipunto ), hacen uso de nuevos espectros de radio y de asignación dinámica de la anchura de banda.

12 Redes de Banda Ancha En interconexión de redes, lo que se transporta son unidades de datos (DUs). Los protocologos del usuario son mapeados en el formato exigido por las redes de interconexión; según el caso: Mapeados bit a bit en los canales transparentes de redes determinísticas. Encapsulados para transporte en las unidades de datos (DUs) de las redes WAN o de los bakbone (eventualmente fragmentados y reconstruidos, caso necesario).

13 REDES DE BANDA ANCHA CONCLUSIONES : El acceso de banda ancha se está convirtiendo en un estilo de vida. Formas diferentes y mejoradas de contenido están impulsando hacia delante las necesidades tanto de velocidad como de capacidad. Los proveedores de servicios están presionados para entregar rápidamente servicios a una base de clientes ya existentes y en expansión que los demandan.

14 Teorema de Nyquist En 1924, Nyquist estudió la cantidad de información que era posible enviar a través de un canal sin ruido y de ancho de banda finito. Sus estudios demostraron que esa cantidad estaba limitada en función al ancho de banda del canal.

15 Teorema de Nyquist Dada una función cuya energía está enteramente contenida en un ancho de banda B ( Hz ) y que se muestrea a frecuencia mayor que 2B, la función original puede ser totalmente recuperada por medio de un filtro pasa bajo ideal.

16 Teorema de Nyquist Fn : frecuencia de muestreo. Fn = 2B (Hz), en un canal sin ruido : Vimax = 2B, si la señal es multinivel, entonces,vmax = 2Blog2n. Donde n: n de niveles de la señal.

17 Teorema de Shannon - Hartley N = 2exp (n) N : número de posibilidades a elegir n : número de bits necesarios, para discriminar entre N posibilidades. Igualmente : n = log2n

18 Tiendo en paraleloteorema de Shannon m = # de canales transmitiendo en paralelo Ti : la menor duración teórica de un elemento de señal, para el iésimo canal expresado en seg. ni : es el número de estados significativos de la modulación del iésimo canal.

19 Teorema de Shannon El número de bps = número de baudios*log2n, donde n: es el número de estados significativos de la señal. C = Vimax*log2*n max Si se trata de señales binarias, la velocidad de información máxima en un canal sin ruido será igual a : Vimáx = 2Blog2 (bps)

20 Capacidad de Canal C = Vimax En el caso del canal ideal, se podría aumentar el número de niveles tanto como se quisiera, ya que siempre sería posible distinguir un nivel del siguiente. Para el caso de un canal real, esta situación es imposible, pues el número de niveles queda limitado a la probabilidad de que se pueda distinguir el nivel n, del nivel n+1, sin cometer error al decidirse por uno u otro.

21 Capacidad de Canal El número de niveles que es posible implementar estará limitado por el valor de la relación S / N.

22 Teorema de shannon Para m=1 Vi = 1/T log2n si n=2, log4=2 log8= 3, log16 = 4 Vi = 1/T = Vm reemplazando : Vi = 2Vm, Vi= 3Vm, Vi =4Vm

23 Teorema de Shannon En 1948, Claude Shannon completó los estudios de Nyquist ampliandolos a un canal sujeto a ruido térmico ( aleatorio ). C = Vi max log2n max ( bps) Sustituyendo a Vi max = 2B, tenemos : C = 2B log2 n max (bps). El número de niveles máximo está relacionado con S / N.

24 Teorema de Shannon n max? 1? S / N C? C? 2B log 2 1? S / N simplificando? B log 2(1? S / N )

25 Conclusiones: El teorema permite calcular la velocidad máxima de transmisión de datos en un canal que tiene ruido. Relaciona dos parámetros fundamentales en todo canal de comunicaciones que son : el ancho de banda B y la relación S /N.

26 Conclusiones : Se puede observar que la capacidad de un canal contínuo depende del ancho de banda del medio físico empleado por el canal y de la relación S / N a través de su logaritmo de base dos.

27 Conclusiones : Igualmente se puede determinar, que la influencia de la variación de la relación S/N, tiene un efecto menor que el ancho de banda ( en la determinación de la capacidad de canal), pues está relacionada a través de su logaritmo.

28 Ejemplo : Se desea transmitir datos en un canal de comunicaciones con una S/ N= 100, calcular la capacidad del canal si se está utilizando el ancho de banda de un canal telefónico el cual es de 3000 Hz : C? B log 2(1? S / N) C? 3000log 2(1? 100)? bps

29 Ejemplo : Esto significa que al tener S / N= 100, la señal útil debe superar 100 veces a la potencia media de ruido.

30 Ancho de Banda Definición :se denomina ancho de banda de una señal, al intervalo de frecuencias para las cuales la distorsión lineal y la atenuación B? f 2? f 1?? f permanecen bajo bajo límites determinados.

31 Ancho de Banda Los valores de f1 y f2, se denominan límite inferior y superior del ancho de banda de una señal. Para los mismos la atenuación de la señal es de 3 db respecto de la señal o al valor de referencia f0 que se encuentra a 0 db.

32 Efecto del Ancho de Banda Cuando una señal cuadrada, rectángular o en general cualquier señal digital pasa a través de un soporte físico, siempre sufre deformación, producida por lo que se denomina el ancho de banda pasante del medio.

33 Efecto del Ancho de Banda El ancho de banda pasante es : B =f2-f1, tal que, las componentes de la serie de Fourier, cuyas frecuencias están comprendidas entre esos límites, sufren atenuaciones de hasta 3dB. Las frecuencias que se encuentran por arriba y por debajo de esos límites, son atenuadas más fuertemente y el medio actúa como filtro que solo deja pasar, a los efectos prácticos, las del ancho de banda señalado.

34 Efectos del Ancho de Banda Se dice entonces que el medio de comunicación se comporta como un filtro pasa banda. Si el ancho de banda fuese teoricamente infinito, es decir f1= 0 y f2=oo, entonces todas las armónicas de la señal pasarían sin atenuación y por lo tanto, la señal no sufriría deformación alguna.

35 Efectos del Ancho de Banda Sin embargo, en la práctica esto no sucede y a medida que el ancho de banda es menor, mayor es la deformación de la señal.

36 Transmisión n en Banda Base El uso de transmisión en banda base, suele ser frecuente por el bajo costo de los equipos usados. Cuando se usa este tipo de transmisión, los equipos terminales (ETCD), que por costumbre se les denomina modem, no realizan la función de modulación.

37 Transmisión n en Banda Base Cuando en particular, se desea enviar señales en la modalidad de Banda Base la señal es previamente codificada de forma de reducir a un mínimo la componente de corriente contínua, que todo pulso rectángular asimétrico puede presentar ( al ser analizada mediante el desarrollo en series de Fourier)

38 Transmisión n en Banda Base Por lo tanto, es necesario que la señal en banda base sea codificada para adaptarla a la línea de transmisión, de alli surge la existencia de los diferentes códigos de línea o códigos de banda base.

39 QUE ES ALTA VELOCIDAD? Tecnicamente, las señales que se desplazan a través de una red de alta velocidad no se transmitirán a mayor velocidad que una llamada telefónica actual; la velocidad de la luz es un umbral bastante inamovible. Cuando hablan de alta velocidad, los diseñadores de redes se refieren realmente a la cantidad de información digital que pueden trasladar a través de un hilo cada segundo, el diámetro del conductor, por decirlo de alguna manera.

40 QUE ES ALTA VELOCIDAD? Una simulación completa de realidad virtual, por ejemplo, precisa un movimiento de miles y miles de millones de bits de datos cada segundo entre el usuario y el equipo informático.

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